[實用新型]高效率高增益低電壓電流應力的DC-DC變換器

有效

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• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN203590031U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 張波;付堅;丘東元;肖文勛;黃子田
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及高增益非隔離型DC-DC變換器領域，具體涉及一種高效率高增益低電壓電流應力的DC-DC變換器。

背景技術

近年來，高增益非隔離型DC-DC變換器廣泛用于UPS、分布式光伏發(fā)電和電池儲能系統(tǒng)。目前，高增益非隔離型DC-DC變換器主要有開關電容型、開關電感型，通過增加開關電容或電感來實現(xiàn)電壓的升高，但難以實現(xiàn)軟開關，降低了變換器的效率。二次型Boost變換器可以實現(xiàn)高增益，同樣受到很大的青睞，但開關管的電壓應力非常大，限制了電壓的進一步提高。此外，通過耦合電感也可以實現(xiàn)很高的增益，然而耦合電感的漏感難以控制，會增加開關管的電壓應力和能量損耗。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提出一種高效率高增益低電壓電流應力的DC-DC變換器變換器。

本實用新型采用的技術方案是：高效率高增益低電壓電流應力的DC-DC變換器變換器，包括以直流電源、開關管、第一二極管、第二二極管、第四二極管、第五二極管、第一電感、第三電感、第一電容、第三電容和第四電容構成的輸入級Boost變換器；以第一電容、開關管、第三二極管、第六二極管、第七二極管、第八二極管、第九二極管、第二電感、第四電感、第五電容、第六電容、第七電容、第八電容、第二電容和負載構成的輸出級Boost變換器。

第一電感的一端同時與直流電壓的正極、第三電容的負極相連接，第一電感的另一端同時與第四二極管的陽極、第二二極管的陽極、第三電感的一端相連接，第三電感的另一端與第四電容的負極相連接，第三電容的正極同時與第四二極管的陰極、第五二極管的陽極相連接，第四電容的正極同時與第五二極管的陰極、第一二極管的正極相連接；第二電感的一端同時與第一二極管的陰極、第一電容的正極、第五電容的負極相連接，第二電感的另一端同時與第四電感的一端、開關管的漏極、第六二極管的陽極相連接，第四電感的另一端與第六電容的負極相連接，第五電容的正極同時與第七電容、第六二極管的陰極、第七二極管的陽極相連接，第六電容的正極同時與第七二極管的陰極、第八二極管的陽極、第八電容的負極相連，第七電容的正極同時與第八二極管的陰極、第九二極管的陽極相連，第八電容的陽極與第九二極管的陰極、第三二極管的陽極相連，負載的一端同時與第三二極管的陰極、第二電容的正極相連，負載的另一端同時與輸入電源的負極、第一電容的負極、開關管的源極、第二電容的負極相連。

當開關管開通時，直流電源給第一電感充電，直流電源和第三電容共同給第四電容充電，第一電容給第二電感充電，第一電容和第五電容共同給第六電容充電，第七電容給第八電容供電，同時第二電容給負載供電；當開關管關斷時，第一電感給第三電容充電，直流電源、第一電感和第四電容共同給第一電容充電，第二電感給第五電容充電，第四電感和第六電容共同給第七電容充電，同時第一電容、第二電感、第四電感、第六電容、第八電容共同給第二電容和負載供電。

變換器包括第一電感的電流和第二電感的電流均工作于連續(xù)導通模式（L₂-CCM模式）、第一電感的電流工作于連續(xù)導通模式而第二電感的電流工作于斷續(xù)導通模式（L₂-DCM模式）。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有的優(yōu)勢為：增益可達到6/(1-D)²，且開關管的電壓應力低，僅為輸出電壓的1/3，實現(xiàn)了開關管的零電流開通，提高了變換器的效率，同時實現(xiàn)了每個二極管的零電流關斷，很好的解決了每個二極管的反向恢復問題。與開關電容型和開關電感型相比，實現(xiàn)了軟開關，提高了效率；與二次型Boost變換器相比，降低了開關管的應力；與帶耦合電感的變換器相比，結構簡單，不存在漏感的問題。

附圖說明

圖1是本實用新型的高效率高增益低電壓電流應力的DC-DC變換器結構圖；

圖2是圖1所示的高效率高增益低電壓電流應力的DC-DC變換器工作于L₂-CCM模式下關鍵電流波形圖；

圖3a～圖3f分別是圖1所示的高效率高增益低電壓電流應力的DC-DC變換器工作于L₂-CCM模式下的六種工作模態(tài)；

圖4是圖1所示的高效率高增益低電壓電流應力的DC-DC變換器工作于L₂-CCM模式下的仿真波形圖。

具體實施方式

為進一步闡述本實用新型的內容和特點，以下結合附圖對本實用新型的具體實施方案進行具體說明。但本實用新型的實施不限于此。